罩拉深落料沖孔模設計$$

罩拉深落料沖孔模設計$$,罩拉深落料,沖孔,設計 I 設計任務書 設計題目： 罩拉深落料沖孔模設計 設計要求： 1.按要求確定沖壓工藝方案； 2.設計合理的模具結構； 3.合理的選用模具材料和壓力機； 4.采用模具排樣最合理的設計； 5.用合理的加工方法并保證表面粗糙度； 6.以這次畢業(yè)設計要加深對實踐問題的理解。 設計進度要求： 第一周 搜集模具相關資料及前期準備工作； 第二周 模具基本類型與工作部分零件尺寸計算； 第三周 模具整體及其零件的設計； 第四周 繪制主要工作零件結構尺寸圖和排樣圖設計； 第五周 畢業(yè)論文的整體校核、修改； 第六周 論文完善、定稿及打印裝訂； 第七周 畢業(yè)答辯。 指導教師（簽名）： II 目 錄 設計任務書 ................................................................I 目 錄 ...................................................................II 摘 要 .................................................................III 前 言 ....................................................................IV 1 沖壓件工藝分析及工藝方案的確定 ..........................................1 1.1 沖壓件工藝分析 ......................................................1 1.2 沖壓工藝方案的確定 ..................................................2 2 毛坯尺寸的計算與拉深次數的確定 ..........................................6 3 沖壓力計算...............................................................9 3.1 壓力中心的確定： ....................................................9 3.2 沖壓力的計算 ........................................................9 3.3 卸料力、頂料力的計算 ...............................................11 3.4 總壓力的計算 ........................................................11 4 工作部分尺寸計算........................................................12 5 主要設計計算............................................................18 5.1 排樣及相關計算 .....................................................18 5.2 材料的利用率 ........................................................20 6 模具的總體設計..........................................................22 6.1 定位方式的選擇 ......................................................22 6.2 卸料、出件方式的選擇 ................................................22 6.3 導向方式的選擇 .....................................................22 6.4 模柄的選擇 ..........................................................22 6.5 閉合高度 ............................................................22 6.6 模架及其他零部件的選用 .............................................23 6.7 壓力機的選用 .......................................................24 7 工作零件的加工工藝......................................................26 8 模具總裝圖..............................................................27 9 模具的裝配與調試 .......................................................28 結 束 語 .................................................................29 致 謝 .................................................................30 III 摘 要 復合模是壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道分離工序的模 具 復合模是壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道分離工序的模具。 復合模的設計難點是如何在同一工作位置上合理地布置幾對凸、凹模。它在結構上主 要特征是有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。按照復合模工作零件的安裝位 置不同，分為正裝復合模和倒裝復合模兩種。這次設計我采用正裝復合模。 我設計的是一個罩落料拉深沖孔復合沖裁模，在本次設計中我參考了大量有關冷沖 模模具設計實例等方面的資料。我覺得通過本次的畢業(yè)設計，達到了這樣的目的： 1.綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識，進行一次冷沖壓模具（落料 拉深沖裁模）設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作的能力。 2.鞏固與擴充所學有關冷沖模具設計課程的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和 步驟。 3.掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉 標準和規(guī)范等。 計不僅讓我熟悉了課本所學的知識，而且讓我做到所學的知識靈活運用到實踐當 中，更讓我了解了沖壓模具設計的全過程和加工實踐中應注意的要點。使我從畢業(yè)設 計中更好理解了模具實際生產中的重要性。讓我更了解落料、沖孔、拉深過程和計算 各個力的方法。更好的運用 CAD 繪圖，在以后的工作中更好的發(fā)揮和運用。 關鍵詞：拉深，落料，沖孔，整形 前 言 我設計的是罩的拉深落料沖孔復合模具本設計參考了大量的拉深參考書籍和沖 壓課本等資料所有設計模具中通用的表、手冊等，如修邊余量的確定、拉深件毛坯 直徑的計算公式、盒形件用壓邊圈拉深系數、盒形件角部的第一次拉深系數等，然 后再集結了自己平時的所學，還有通過對工件的零件、模具工作部分（凸凹模、拉 深凸模、落料凹模） 、模具裝配圖的繪制，我的繪圖功底也有了一定程度地提高。 沖壓是使板料經分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對板料 進行加工。常溫下進行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。冷沖壓模具在工業(yè)生產中的地 位：是大批生產同形產品的工具，同時也是工業(yè)生產的主要工藝裝備。模具工業(yè)是 國民經濟的基礎工業(yè)。 模具可保證沖壓產品的尺寸精度和質量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產品表面。 用模具生產零件可以采用冶金廠大量生產的廉價的軋制鋼板或鋼帶為坯料，且在生 產中不需要加熱，具有生產效率高、質量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料 等一系列優(yōu)點，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產的重 要手段和工藝發(fā)展方向。現代制造工業(yè)的發(fā)展和技術水平地提高，在很大程度上取 決于模具工業(yè)的發(fā)展。 目前，工業(yè)生產中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產品的生產效率和質量。 一般采用壓力機進行零件加工，一臺普通壓力機每分鐘可生產零件幾件到幾十件， 而高速壓力機的生產效率已達到每分鐘數百件甚至上千件。據不完全統(tǒng)計，飛機、 汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表等產品，有 60﹪左右的零件是利用模具加 工出來的；而自行車、手表、洗衣機、電冰箱及電風扇等輕工業(yè)產品，90﹪左右的 零件是利用模具生產出來的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生產基本 上也是靠模具來進行生產的。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產中 的作用和地位正日趨上升。 1 1 沖壓件工藝分析及工藝方案的確定 零件簡圖：如圖１.１所示： 生產批量：大批量 零件材料：08 F 材料厚度：0.5 m 圖 1.1 罩零件圖 1.1 沖壓件工藝分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。在一般情況下，對沖壓件工藝 性影響最大的是它的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、 工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。 1.沖裁件的形狀應能符合材料合理排樣，減少廢料 2.沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當的圓角 3.沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應避免過長的懸臂與窄槽 4.腰圓形沖裁件，如允許圓弧半徑，則 R 應大于料寬的一半，即能采用少廢料排樣； 如限定圓弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少廢料排樣，否則會有臺肩產生 1.沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小； 2.沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強度的限制，不能太小。 2 該工件屬于錐形階梯有凸緣圓筒形件拉深，根據圖紙來看，該工件形狀結構簡單 對稱，因為該工件屬于一種零件，因此它有兩個外形尺寸要求比較精確，其它尺寸根 據圖紙上的尺寸標注均為自由公差，所以為了保證工件的那兩個外形尺寸應采用先拉 深后再進行落料，再沖孔.即先用拉深這道工序保證了 這個外形尺寸要求。m60? 從圖紙上的標注來看,該工件厚度 0.5 變化(尤其是筒底部份的工件厚度)沒有作 特殊要求和說明,因此采用不變薄拉深。只是該工件作為另一個零件，所以保證它的外 形的平直度和外形的總高度尺寸 11 可在沖孔后采用整形這道工序來進行修整、校m 形。因此對該工件整體來說首先需要拉深，然后落料，接著沖孔，最后再對工件整體 外形尺寸要求還需要整形，從而達到工件的圖紙所要求的內容。 1.2 沖壓工藝方案的確定 沖壓工藝方案的確定，可依據表 1.1 確定 表 1.1 沖壓工藝方案 單工序模 項目 無導柱 有導柱 級進模 復合模 沖壓精度 低 較低 較高，相當 于 IT10～IT13 高，相當于 IT8～IT11 制件平整程 度 不平整 一般 不平整，有 時要校平 因壓料較好， 制件平整 制件最大 尺寸和材料厚度 不受限制 300mm 以下 厚度達 6mm 尺寸 〈250mm 厚度在 0.1～6 之間 尺寸 〈300mm 厚度常 在 0.05m～3mm 沖模制造的 難度程度及價格 容易、價格 低 導柱、導套 的裝配采用先進 工藝后不難 簡單形狀制 件的級進模比復 合模具制造難度 低，價格亦較低 形狀復雜的 制件用復合模比 級進模制造難度 低，相對價格低 生產率 低 較低 可用自動 送料出料裝置， 效率較高 工序組合 后效率高 使用高速沖 床的可能性 只能單沖 不能連沖 有自動送料 裝置可以連沖， 使用于高 速沖床高達 400 由于有彈性 緩沖器，不宜用 3 但速度不能太高 次/分以上 高速，不宜連沖 材料要求 可用邊角料 條料要求不 嚴格 條料或卷料 要求嚴格 除用條料外， 小件可用邊角料， 但生產率低 生產安全性 不安全 手在沖模過 程區(qū)不安全 比較安全 手在沖模工 作區(qū)不安全，要 有安全裝置 沖模安裝調 整與操作 調整麻煩操 作不便 安裝、調整 較容易、操作方 便 安裝、調整 較容易，操作簡 單 安裝、調整 比級進模更容易， 操作簡單 分析表 2.1，采用：方案一：模具結構簡單，制造容易，但需要四道工序四副模 具，生產成本造價太高，生產效率低，難以滿足該工件大批量生產的要求； 方案二：盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀不算太復雜又是對 稱圖形，模具制造并不困難，只需兩副模具，生產效率較高，沖裁得到的沖裁件尺寸 精度等級高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進行壓料， 沖裁件較平穩(wěn)，可以滿足大批量生產的要求； 方案三也只需兩副模，但模具結構比較復雜，送進操作并不方便，加上工件尺寸 又偏大些，生產效率不高且沖裁精度等級低，難以保證圖紙上的尺寸要求。單工序模 具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具才能完成，且生產效率低難以滿足該工件大量 生產的要求。復合模需一副模具，生產率較高，盡管模具結構較單工序模復雜，但由 于零件的幾何零件形狀簡單對稱，模具制造并不困難。雖然級進模也需一副模具，且 生產率較高，但模具結構復雜，送進料不方便，加之工件尺寸偏大。通過分析對上述 三種模具的比較，該件若能一次成形，則采用復合模最佳。根據零件圖紙要求和沖壓 工藝的分析，該工件包括拉深、落料、沖孔、整形四道基本工序，可有以下三種工藝 方案： 表 1.2 倒、正裝復合模的比較 比較項目 倒裝復合模 正裝復合模 工作 零件 凸 模 在上模部分 在下模部分 4 凹 模 在上模部分 在下模部分 裝配 位置 凸 凹模 在下模部分 在上模部分 出件方式 采用頂桿、頂桿自上模（凹模） 內推出，下落到模具工作面上 采用彈頂器自下模 （凹模）內頂出至模具工 作面上 沖裁件的平整 度 較差 較好 廢料排除 廢料凸模內積聚到一定程度后， 便從下模部分的漏料孔或排出槽排出。 廢料不在凸凹模積聚。 壓力機回程時及從凸凹模 內推出。 凸凹模的強度 和壽命 凸凹模承受的漲力太大，凸凹模 的最小壁厚應嚴格控制，否則會漲裂。 受力情況比倒裝復合 模好，但凸凹模的內形尺 寸易磨損增大，壁厚可比 倒裝的薄。 生產操作 廢料自漏料孔中排出，有利于清 理模具的工作面，生產操作較安全。 廢料自上而下擊落， 和工件一起匯聚在模具工 作面上，對生產操作不利。 適應性 沖裁件平整要求不高，凸凹模強 度足夠時采用。凸凹模尺寸較大時， 可直接固定要下模上，不用固定板。 適用于薄料的生產， 平整度要求較高，以及壁 厚較小，強度較差的凸凹 模。 分析這個沖件結構可知，該工件是一個簡單的圓形且是軸向對稱的拉深、沖孔件， 而且最大直徑可直接通過落料得到，內部需要同心沖孔和整形，而內孔的沖裁又會產 生廢料。參見表 1.2，并比較，所以總體上應將拉深凹模、落料凹模固定在下模座上， 而拉深、沖孔的凸凹模固定在上模座上，這樣先完成拉深，再隨著模具的繼續(xù)動作完 成落料和沖孔，而落料和沖孔產生的廢料可以通過卸料板和打桿與沖孔凹模相通的通 5 孔直接排出模具外由于條料只有 0.5 ，很薄，而且沖壓件較大，質量要求一般，屬m 于普通沖裁，同時可以利用彈性裝置來實現沖裁前拉深凹模與卸料板的壓力來完成壓 料動作，以保證工件的平整度。又由于毛坯以條料的形式送進模具，又是大批量生產， 所以在卸料板上加工一個與料寬一樣的形槽便于送料條料送進時的正確定位，同時由 于沖件結構較簡單，沖件又大，所以用手動送料即可。在上下模座的導向方式上，考 慮到沖件的結構較簡單，尺寸精度要求較一般，而且是大量的生產，應盡可能提高模 具的使用壽命，可以用導柱和導套配合的形式來完成上下模正確的沖裁。通過對上述 方案的分析比較再考慮到生產批量為大批量和兩個外形尺寸要求較高，先拉深，后落 料，再沖孔，最后整形。因此用正裝復合模比較合適。 6 2 毛坯尺寸的計算與拉深次數的確定 根據毛坯尺寸的確定原則可知有兩種方法來計算毛坯的計算原則： 1.面積相等原則：由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對于不變薄拉深，假設 材料厚度拉深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面積相等”來確定。 2.形狀相似原則：拉深毛坯的形狀一般與拉深件橫截面的形狀相似，即當零件形 狀是圓形或橢圓形時，其拉深前毛坯的展開形狀也基本上是圓形或橢圓形。 根據本零件的特點：為簡單形狀的旋轉體，可以采用面積相等的原則來確定。在 拉深過程中，常因材料平面各向異性、模具間隙不勻、板厚變化、摩擦阻力不等及定 位不準等的影響，而使拉深件口部或凸緣周邊不齊，所以必須進行修邊。在計算毛坯 尺寸時，應以加上修邊余量后的拉深件尺寸進行展開計算。 首先該工件形狀結構比較特殊，可將拉深件劃分為幾個簡單的便于計算的幾何體， 并分析求出各簡單幾何體的表面積，把各簡單幾何體面積相加即為零件總面積，然后 根據表面積相等原則，求出坯料直徑。計算坯料前要確定翻邊前的工序件尺寸。 查表 2.1，取修邊余量2.7601?md mR8.1?? 表 2.1 有凸緣圓筒形拉深件的修邊余量 R? 凸緣的相對直徑 d1/d凸緣直徑 d1 1.5 以下 ＞1.52 ＞2～2.5 ＞2.5～3 ≤25 1.6 1.4 1.2 1.0 ＞25～50 2.5 2.0 1.8 1.6 ＞50～100 3.5 3.0 2.5 2.2 ＞100～150 4.3 3.6 3.0 2.5 ＞150～200 5.0 4.2 3.5 2.7 ＞200～250 5.5 4.6 3.8 2.8 ＞250 6 5 4 3 首先該工件形狀結構比較特殊，可將拉深件劃分為幾個簡單的便于計算的幾何體， 并分析求出各簡單幾何體的表面積，把各簡單幾何體面積相加即為零件總面積，然后 7 根據表面積相等原則，求出坯料直徑。計算坯料前要確定翻邊前的工序件尺寸． iAAD????.43212?i = ?????????? 412725.10745068.3602 ??????? ??????m9? 式中： ——拉深件毛坯直徑（ ）Dm ——各簡單幾何體面積（ ）?321A、、 2 坯料相對厚度 7.01695.0???5.? 按階梯形件的拉深來計算查表 2.2 表 2.2 拉深相對高度 與拉深次數的關系dH 坯料相對厚度（δ/D）×100極限拉 深系數 2.0～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.15 0.15～0.08 M1 0.48～0.50 0.50～0.53 0.53～0.55 0.55～0.58 0.58～0.60 0.60～0.63 M2 0.73～0.75 0.75～0.76 0.76～0.78 0.78～0.79 0.79～0.80 0.80～0.82 M3 0.76～0.78 0.78～0.79 0.79～0.80 0.80～0.81 0.81～0.82 0.82～0.84 求出零件總拉深系數 , 根據毛坯相對厚度， 凸緣的相對直徑391.0627?Ddmt ，查表 2.3 發(fā)現總拉深系數 大于表中數值，能一次拉深成形。 2.7601?d tm 表 2.3 有凸緣的圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數 坯料相對厚度（δ/D）×100凸緣的相對 直徑 d1/d 2～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 1.8 0.58～0.48 0.53～0.42 0.44～0.37 0.39～0.34 2.0 0.51～0.42 0.46～0.36 0.38～0.32 0.34～0.29 2.2 0.45～0.35 0.40～0.31 0.33～0.27 0.29～0.25 2.5 0.35～0.28 0.32～0.25 0.27～0.22 0.23～0.20 2.8 0.27～0.22 0.24～0.19 0.21～0.17 0.18～0.15 8 3.0 0.22～0.18 0.20～0.16 0.17～0.14 0.15～0.12 9 3 沖壓力計算 3.1 壓力中心的確定： 模具壓力中心是指沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應 使沖模的壓力中心和壓力機的壓力中心相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷， 導致滑塊導軌和模具導向部分不正常磨損,還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件 質量和降低模具壽命甚至損壞模具對。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： ①對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 ②工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 ③形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出。 3.2 沖壓力的計算 因為為了保正外形尺寸精度要求，該工件是先拉深后落料，所以先進行拉深力的 計算，再進行沖裁力的計算。 拉深力 = 拉 深FbtdD??)(25.1? = 3605.276943?? （ ）7?N 式中： ——坯料直經；D ——拉深后工件最小直經；d ——板料厚度；t b——拉深件材料的抗拉強度。 （查表 3.1 得 b=360Mpa）? ? 表 3.1 沖壓常用金屬材料的力學性能 10 力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 及代號 抗剪強度 /?MPa抗拉強度 b/?屈強點 s/MPa伸長率 /（%）?F08 230～310 275～380 180 27～30 260～360 215～410 200 271 220～340 275～410 190 27 260～340 295～430 210 265 270～380 335～470 230 25 碳素結構鋼 20 已退火 280～400 355～500 250 24 落料力： = 落 料FbKLt? = 305.6914.3?? =42249（ ）N 式中： ——系數；（一般取 =1.3）KK ——沖裁周邊長度；L ——材料厚度；t b——材料的抗剪程度。 （查表 3.1，得 b =300MPa）? ? 因為該工件底部有一個 的孔，所以還應該求出沖孔力 。12??沖 孔F 沖孔力： = 沖 孔FbKLt? =1.3×12×3.14×0.5×300 =7348（ ）N 式中： ——系數；（一般取 =1.3） KK ——底孔的周長；L ——材料厚度； t 11 b——材料的抗剪程度。 ? 整形力： = 整 形FAp = 1804.3269?? ( ) 58?N A——壓料圈下坯料的投影面積 P——單位面積壓料力，由表 4.3 可知 amp180? 3.3 卸料力、頂料力的計算 在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及 摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。 為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內的料推出，從凸 模上卸下箍著的材料所需要的力稱卸料力；將梗塞在凸模內的料順沖裁方向推出所需 要的力稱卸料力；該模具預采用正裝復合模，成形頂板（拉深凹模）在下模座上裝著， 拉深后工件會梗塞在凹模內，則需要計算頂件力，而且落料后板料會箍在凸模上，則 還需要計算卸料力。 卸料力 = 式DFXK落 料 （4．9） N2134905.??? 式中： ——卸料力系數；（查表 3.2，得 =0.05）XKXK 表 3.2 卸料力和頂件力系數 料厚 t/mKX KD ≤0.1 0.065～0.075 0.14 ＞0.1～0.5 0.045～0.055 0.08 ＞0.5～2.5 0.04～0.05 0.06 ＞2.5～6.5 0.03～0.04 0.05 鋼 ＞6.5 0.02～0.03 0.03 頂件力 = DFK拉 深 12 = N23749608.?? 式中： ——頂件力系數。 （查表 3.2，得 =0.08）DKDK 3.4 總壓力的計算 該工件是先拉深后落料再沖孔，三道工序進行完后才是卸料力和頂件力等。輔助 取件裝置所產生的力。 因此，工藝總壓力 DXFF???沖 孔落 料拉 深總 =29673+42249+7348+2113+2374=83757 N 13 4 工作部分尺寸計算 該工件尺寸標落料凸、凹模工作部分尺寸的確定：所以以凹模為設計基準。 查表 4.1 初始雙面間隙可知， ， 。 04.max?Z5.0,6.min取x 表 4.1 初始雙面間隙 Zmax、Z min 08、10、35 08F、Q235 Q345 40、50 65Mn材料厚 度 t/mm Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin 小于 0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.116 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.180 0.120 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 注在外形，而且全部為自由公差尺寸，可看作 14 級（見表 4.2）IT 14 表 4.2 標準公差數值 拉 深 =AD AD????0max)75.( =??03.745.06??? = m3.9? 拉深 = TD??0ax.TZ??? = 02.174.506??m2.8? 式中： ——拉深件外徑的最大極限尺寸；axD ——零件的公差；?A? 、 ——凹、凸模制造公差；（查表 4.3，得 A? =0.03 , =0.02 ）T mT? ——拉深模雙面間隙。 ，即 =1ZZ5.02minax??Z 表 4.3 凸模制造公差 與凹模制造公差 A? T? 拉深件直徑 d ≤20 20～100 ＞100材料厚度 t A?TA?TA?T ≤0.5 0.02 0.01 0.03 0.02 — — ＞0.5～1. 5 0.04 0.02 0.05 0.03 0.08 0.05 標準公差等級 基本尺寸/ m IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 大于 至 mμm － 3 10 14 25 40 60 0.1 0.14 0.25 0.4 0.6 3 6 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.3 0.48 0.75 6 10 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 0.9 10 18 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.7 1.1 18 30 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 1.3 30 50 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1 1.6 50 80 30 46 74 120 190 0.3 0.46 0.74 1.2 1.9 80 120 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.4 2.2 15 ＞1.5 0.06 0.04 0.08 0.05 0.10 0.06 表 4.4 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸、凹模的制造偏差 m 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 ＞80～120 0.025 0.035 ＞120～180 0.030 0.040 校核： + =0.030 +0.020 =0.05 T?Amm ＞ =0.06 －0.04 =0.02 , inaxZ? 不能滿足間隙公差條件: + ≤A?TminaxZ? 因此,只有縮小 、 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，T? 由此可知， ≤0.4（ ） minaxZ = ??04.6.04?? = 82? ≤0.6（ ） A?minaxZ = ??04.6.0?? = 12? 故：落料： =AD012.459?m = T08.? 圖 1 落.料凹模 16 圖 2.沖孔凸凹模 沖孔： = Td??0minTx???? = 02.435.12? = 0.? = Ad??TZx???0minin = 2.43.512?? = 0. 式中： ——沖孔件孔的最小極限尺寸；mind ——摩擦系數；（根據工件精度 14，取 =0.5）x ITx ——工件制造公差；? 17 ， ——凸、凹模的制造公差；（查表 4.4 得 =0.020 , =0.02 ）T?A T?mA? ——最小合理間隙。 （查表 4.1 得 =0.060 , =0.040 ）minZmaxZinZ 校核： + =0.02 +0.02 =0.04TA ＞ =0.06 -0.04 =0.02 minax? 不能滿足間隙公差條件: + ≤ ，A?TminaxZ? 因此,只有縮小 、 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，T 因此可取, ≤0.4（ ）?minaxZ = ??04.6.04?? = 82? ≤0.6（Z max-Zmin）A? = ??m04.6.0?? = 12? 故： 沖孔 =Tdm08.21? =A.05? 19 圖 3 沖孔凸模 20 5 主要設計計算 5.1 排樣及相關計算 在沖壓生產中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義，在模具設計中，排樣設計是一 項極為重要的、技術性很強的設計工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、 制件質量、生產率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經濟效益 的重要因素之一。 排樣的方法有三種：有廢料排樣，少廢料排樣和無廢料排樣。 少、無廢料排樣的缺點是工件質量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材 料，還具有簡化模具結構、降低沖裁力和提高生產率等優(yōu)點。并且工件須具有一定的 形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、 斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。 沖裁所產生的廢料分為兩種，一是工件的各種內孔產生的廢料，它取決于工件的 形狀，一般不能改變，稱為設計廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側面的 搭邊、板料的料頭、料尾而產生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢 料，提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使 用要求的前提下，適當的改變工件的結構形狀也可以提高材料的利用率。 搭邊--排樣時，工件及工件與條料側邊之間的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償定 位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質量和送料方便。搭邊太寬，浪費材 料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能出現“啃刀”現象或沖裁時被拉斷，有時 還會拉入模具間隙中，損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關： (1)材料的力學性能 硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些； (2)工件的形狀與尺寸 尺寸大或帶有突尖的復雜形狀時，搭邊要取得大些。 (3)材料厚度 薄材料的搭邊應取得大些； (4)送料方式及擋料方式 用手工送料、有側壓板導向的搭邊值可以取小些； 在排樣方式和搭邊值確定以后，就可以確定條料的寬度查表 5.1 搭邊值 ，ma5.1? 21 。ma2.1? 表 5.1 最小搭邊值 m 材料厚度 t工件間 1a側面 工件間 1a側面 工件間 1a側面 0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 查表 5.1 得條料與導料板的最小間隙 。 mC5.0? 表 5.2 導料板與條料之間的最小間隙 in 無測壓裝置 有測壓裝置 條料寬度 B 條料寬度 B 材料厚 度 100 以下 100～200 200～30 0 100 以 下 100 以上 ～0.5 0.5～1 1～2 2～3 3～4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 沖裁件面積 = A2224.37694mD??? 條料寬度 = BCa5..01min?? 步距 = S2.70.1691? 根據板材的標準，查表 5.2 可知 750mm×1500mm 的冷軋鋼板，每張鋼板可以剪 裁為 10 張條料（75×1500mm） ，每張鋼板可以沖出 21 個工件。 5.3 表格板材標準（ 708GBm 22 寬度 厚度 500 600 710 750 800 850 900 950 1000 0.2，0.25 , 0.3，0.4 1000 1500 1200 1800 2000 1420 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 1500 2000 0.5， 0.55, 0.6 1000 1500 1200 1800 2000 1420 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 1500 2000 冷 軋 0.7，0.75 1000 1500 1200 1800 2000 1420 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 2000 1500 1800 1500 2000 圖 4 排樣圖 5.2.材料的利用率 排樣的目的在于節(jié)約原材料盡可能降低成本，利用率是衡量排樣經濟性的指標， 一般以一個進距內的材料利用率 η 來表示，也可以用一張板料的總利用率 η ∑ 來表示。 由上述公式可知：η 越大，材料廢料越少，材料的利用率就越高式中， 沖?S 裁件的面積（包括沖出的小孔在內） ；??2m 一個步距內的沖件數；?N 條料的寬度 ；B?? 進距；H 一張板料上的沖件數；? 板料長度 ；L??m 23 板料的寬度 ；?1A??m 沖裁件的面積： 一個步進距的材料利用率 %732.057410????BSnA? 每張鋼板的材料利用率 1LNZ %705 24.3??? 24 6 模具的總體設計 6.1 定位方式的選擇 因為該模具使用的是條料，而且對條料是先拉深后落料，所以導料采用開有形槽 的導料板。采用活動擋料銷中的彈簧彈頂擋料裝置，安裝在彈性卸料板上便于送料和 定位，減小排樣廢料。 6.2 卸料、出件方式的選擇 因為工件外形質量要求較高并且板料較薄，所以沖裁使用固性卸料裝置，這樣， 既起到卸料作用又起到壓料作用，落料沖得的零件質量較好，平直度較高。 因為最后一道工序整形結束后工件是在凸凹模上升的時候由卸料塊卸料因此采用 固定卸料裝置。 6.3 導向方式的選擇 導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動，為了提高模具壽命和工件質量， 方便安裝調整，該復合模采用中間導柱的導向方式。 6.4 模柄的選擇 本模具屬于較大形沖模，采用壓入式標準核模柄，材料 ，并加銷釘防轉。技235Q 術要求：與模板壓入時呈 配合，模柄裝入后要與上模板一起磨平頂面，并與模6/7nH 柄軸線有良好的垂直。 6.5 閉合高度 落料凹模高度 ， 所以取 =20 ??mKb84.1702.45.930. ???? Hm 式中： —— 凹模刃口的最大尺寸（ ）, bm ——系數（查表 6.1 得 =0.30） kk 25 表 6.1 凹模厚度系數 k m 材料厚度 t板料寬度 s ≤1 ＞13～ ＞3～6 ≤50 0.300～.40 0.35～0.50 0.45～0.6 ＞50～100 0.200～.30 0.22～0.35 0.30～0.45 ＞100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 ＞200 0.10～0.15 0.120～.18 0.150～.22 落料凹模壁厚 =2×20=40HC?m 為了實現先拉深后落料，在拉深前，拉深凹模在彈頂器的作用下,端面應比落料凹 模端面高，拉深凹模的高度可按以下計算： 高中 墊凹拉 凹H??? =20 +25 -11 =34mm 式中： ——落料凹模的高度，已算出 =20 ，凹 凹H ——中墊板的厚度, =25中 墊 中 墊 ——裝配后在拉深前，高出落料凹模的高度，根據零件的外形高度，決高H 定 =11 。高 m 拉深沖孔凸凹模厚度 = 凸 凹 ht?21 =20+15+0.5+14.5=50m 式中： ——凸凹模固定板厚度，取 =20 ,1h1 ——卸料板厚度，取 =152 2h ——材料厚度，取 =0.5tt ——增加長度，取 =14.5hm 沖孔凸凹模的高度 hHH???拉 凹凸 固凸 =15+34-10.5+3.5=33 式中： ——沖孔凸模固定板的厚度，取 =15凸 固 凸 固 m ——拉深凹模的高度，已算出 =34拉 凹H拉 凹H 26 ——工件的外形尺寸除去一個料厚 , =10.5HtHm ——刃口的高度，取 =3.5hhm 6.6 模架及其他零部件的選用 模架選用中間導柱標準架，安裝調試方便，可承受較大的沖壓力。 導柱 d/ ×L/ 為 φ35 ×180 ；mm 導套 d/ ×L/ ×D/ 為 φ35 ×120 ×45 ；m 上模座 L×B×H=200 ×200 ×40 ； 下模座 L×B×H=200 ×200 ×45 ； 上模墊板厚度取 10 , 即 =10 ；m上 墊H 凸凹模固定板的厚度取 20 , 即 ＝20 ；凸 凹 固 m 彈性卸料板的厚度取 15 , 即 =15 ；卸 中墊板的厚度取 30 , 即 =30 ；m中 墊H 沖孔凸模固定板的厚度取 15 ,即 =15 ；凸 固 m 下模墊板的厚度取 10 , 即 =10 ；下 墊 凸凹模的高度取 50 , 即 =50 ；m凸 凹H 成形頂板的高度取 34 , 即 =34 ；成 形 m 落料凹模的厚度取 20 , 即 =20 ；落 凹 沖孔凸模的厚度取 33 , 即 =33 ；m沖 凸H 模具的閉合高度 入下 模下 墊凸 固成 形凸 凹上 墊上 模閉 HH ????? =40 +10 +50 +34 +15 +10 +45 -mm 12m =192 27 6.7 壓力機的選用 因為總工藝壓力為 83757 （已算出） ，壓力機的公稱壓力 必須大于等于 100%N公 稱F ，即大于等于 167514 ，再考慮到模具的閉合高度應小于所選壓力機的最大裝?？侳 高度，因此，查手冊應選用 23—25 開式壓力機（最大裝模高度 260） （見表 6.2） 。JH 表 6.2 部分開式壓力機的主要技術參數（長度單位： ）m 壓力機型號 23—6.3 23—10 23—J16F 23—H25 23—J40 11—J50 63—C63 公稱壓力/KN 63 100 160 250 400 500 630 滑塊行程 35 K45 70 75 80 10～90 120 滑塊每分鐘行程次數 170 145 120 80 55 90 50 最大裝模高度 150 180 205 260 330 270 360 閉合高度調節(jié)量 30 30 45 55 65 75 80 電動機功率/KN 0.75 1.1 1.5 1.5 2.2 5.5 7.5 28 7 工作零件的加工工藝 本副模具工作零件都是旋轉體，形狀比較簡單，加工主要表用車削、磨削加工。 表 7.1 采凸凹模的加工工藝過程： 序 號 工序 名稱 工序內容 工序簡圖（示意圖） 1 備料 將毛坯鍛成圓棒 φ100×55 2 熱處 理 退火 3 車削 按圖車削外形 4 熱處 理 調質 5 磨端 面 工作端留單邊余量 0.3 6 車削 按零件圖車削內外形, 留單邊余量 0.3,其余車 至尺寸. 7 熱處 理 按熱處理工藝,淬火, 回火到 60～62 HRC 8 磨削 精磨內外圓端面至尺 寸,保證端面與軸線垂直 9 鉗工 精修 全面達到設計要求 28 8 模具總裝圖 圖 5 裝配圖 1—橡膠；2—頂板；3—下模座墊板；4—沖孔凸模；5—成形頂板；6—彈簧；7—推桿；8—凸凹模； 9—打桿；10—模柄；11—上模座；12—導套；13—導柱；14—上模墊板；15—凸凹模固定板；16 —卸料板；17—落料凹模；18—中墊板；19—凸模固定板；20—下模座；21—頂桿 22—擋料銷 29 9 模具的裝配與調試 模具裝配以后，必須在生產條件下進行試沖。通過試沖可以發(fā)現模具設計和制造的 不足，并找出原因給與糾正。并能夠對模具進行適當的調整和修理，直到模具正常工 作中生產出合格的制件為止。拉深模在試沖過程中常見的問題及調整方法見表 9.2 表 9.1 拉深模試沖時常見的缺陷、產生原因和調整方法 存在問題 產生原因 調整方法 制件高度太大 a) 拉深間隙太小 b) 毛坯尺寸太大 c) 凸模圓角半徑太大 a) 加大拉深間隙，使其合適 b) 減小毛坯尺寸 c) 減小凸模圓角半徑 凸緣或制件口 部起皺 a) 沒有使用壓邊圈或壓邊太小 b) 凸、凹之間間隙太大或不均勻 c) 凹模圓角過大 d) 板料太薄 a) 增大壓邊力 b) 減小拉深間隙值 c) 采用小圓角半徑凹模 d) 更換材料 制件表面拉毛 a) 拉深間隙太小或不均勻 b) 模具或板料表面不清潔，有臟物 或沙粒 c) 潤滑液沒有用合適 a) 修正拉深間隙 b) 清潔模具表面和板料 c) 改變潤滑液 制件高度不夠 a) 毛坯尺寸太小 b) 拉深間隙太大 c) 凸模圓角半徑太小 a) 放大毛坯尺寸 b) 更換凸?；虬寄＃归g隙 調整合適 c) 加大凸模圓角半徑 30 結 束 語 畢業(yè)設計是大學3年中的最后一個環(huán)節(jié)，是對3年的學習生活中所學知識的一個匯 總和概括，也是對3年學習的檢驗。更是為我以后的學習、工作打下良好的基礎。 通過此次的畢業(yè)設計,我從中受益非淺,使自己深深體會到了做一項設計不是想象的 那么簡單。自己親自設計了這個硅鋼片的模具,從一開始的茫然到不斷借鑒資料再到整 個模具的設計完成，使自己長了知識也使自己知道：做設計不僅要用到我在大學三年 所學的東西（如：《機械制圖及AUTOCAD》 《機械設計》 《模具設計》等課程） ，而且還 運用了我們從未接觸學習過的知識。更明白了一個道理：設計一種模具并不是單一的 依靠一門學科,模具,它需要的是多方面東西，是通過各個方面的知識積累、動手實踐以 及大膽的創(chuàng)新做出來,而絕非憑空想出來的；它是實實在在不摻一點水份的,只有自己掌 握了各方面的知識才能更好的去制造去設計 即將畢業(yè)的我，在以后的工作中難免會遇到一些問題或麻煩，這時就要靠自己以 前所學的知識和積累的經驗去解決這些問題和麻煩。隨著科學技術的高度發(fā)達，那些 質量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格低廉的產品必將開發(fā)出來并淘汰那些老的生 產技術或設備。因此，我們應該樹立良好的設計思想，重視對自己進行模具設計能力 的培養(yǎng)；善于利用各種信息資源，擴展知識面和能力；培養(yǎng)嚴謹、科學、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、 艱苦奮斗的企業(yè)精神，設計制造出更好的模具。 通過此次的畢業(yè)設計使我更加明白：不論做什么事情都要認認真真,通過平時的一 點一滴去積累,只有這樣踏踏實實去做才能逐步走向成功。 因水平有限，設計中必然有許多不足之處，還望老師批評指正。 31 致 謝 時光飛逝，轉眼間大學生活即將結束，三年大學生活使我的學識與與閱歷都得到 提升。在外求學經歷的坎坷使我慢慢成熟，對在過去的日子里曾給予過我鼓勵、幫助 的人們我滿懷感激，時刻沒有忘記。所經歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活。 一個月左右的時間我們的畢業(yè)設計作品終于完成了。 此次畢業(yè)設計的順利完成,我要大力感謝我們的指導老師——老師，她嚴謹細致治 學態(tài)度、一絲不茍的工作作風、淵博的學術知識、和藹大度的學者風范一直是我工作、 學習中的榜樣；她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。我們對王老 師耐心細致的講解、給我們提供相關的材料表示